Formules prouvables à partir de PA

Bonjour à tous.

Je m'intéresse aux résultats d'arithmétique élémentaires que l'on peut prouver à partir de PA. Par exemple on m'a dit que l'existence d'une infinité de nombres premiers (sous la forme "les premiers sont cofinaux") est prouvable à partir de PA mais que ce n'était pas facile à montrer. Connaîtriez-vous des références pour ce genre de résultats ?

Merci d'avance pour vos réponses.

Réponses

  • Pourquoi le fait que toutes les fonctions récursives sont fortement représentables ne suffit-il pas? La fonction qui à $n$ associe le $n+1$-ème entier premier est récursive, il existe donc une formule $A$ telle que $\vdash (\forall x) (\exists ! y) A(x, y)$ et ($\vdash A(x, y)$ si, et seulement si, $y$ est le $(x+1)$-ème nombre premier). Que l'on ait $\vdash (A(x, y) \Rightarrow (P(y) \wedge y >x))$ (où $P(y)$ signifie "$y$ est premier") devrait être immédiat; d'où $\vdash (\forall x) (\exists y>x) P(y)$.
    Qu'est-ce qui cloche?
  • La démonstration classico-classique se traduit sans mal dans l'arithmétique de Peano, non?
    On définit $f(0)=1$ et $f(n+1)=(n+1)f(n)$ si $n+1$ est premier, et $f(n)$ sinon.
    Alors pour tout $n$ si $m<n$ est premier, $m$ ne divise pas $f(n)+1$.
    Donc pour tout $n$ il existe $m$ premier supèrieur à $n$.

    Edit: plus simplement, $1$ est le seul entier plus petit que $n$ qui divise $n!+1$.
  • Poirot à partiellement raison car on n'a pas de fonctions dans le langage de PA il faut utiliser le théorème chinois pour décrire ce que veut dire factorielle (ou produit d'une liste,etc) qui passera par un codage des suites finies.

    Cela dit ce n'est pas non plus "bien méchant".

    Une suite est un triplet (a, b, c) et l'image de n par elle est le reste de à divisé par (b+cn)
    Aide les autres comme toi-même car ils sont toi, ils sont vraiment toi
  • En fait je me demandais s'il ne voulait pas dire "prouvable dans l'arithmétique élémentaire" (ie PA moins récurrence). Je ne sais pas du tout si "les premier sont cofinaux" l'est, mais si tel est le cas, en effet ça n'a pas lair facile...
  • Je n'utilise pas de fonction dans PA. J'utilise un théorème qui dit qu'il existe une formule $A$ de PA telle que, pour tous entiers $x$ et $y$, on a $\vdash A(x, y)$ si, et seulement si, $y$ est le $(x+1)$-ème nombre premier et telle que $\vdash (\forall x) (\exists ! y) A(x, y)$.
  • La démo d'Alesha me convient. C'est donc la récursivité des fonctions mises en jeu qui fait tout marcher ici. Je pensais bien à PA en entier. Je crois que la question est ouverte si on se restreint à l'induction ouverte (c'est-à-dire PA mais avec la récurrence autorisée pour les formules closes).

    Si vous connaissez des références où ce genre de choses est faite à partir de PA (par exemple le théorème de Wilson ou que sais-je), je suis preneur.
  • @poirot: la récurrence avec juste les formules closes entraîne PA.

    Mieux : tout PA théorème peut se prouver en utilisant une seule fois la récurrence sans paramètre (exercice pas si difficile , ne pas se laisser intimider)
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  • Indication: il en va de même avec ZF: On peut n'utiliser qu'une seule fois un admis de la forme compréhension (et n'utiliser que l'extension alité par ailleurs)
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  • Pardon, je voulais dire pour les formules sans quantificateurs ! Pas closes.
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